【E課堂】芯片反向設(shè)計(jì)流程

　　電路整理

　　在版圖提取完畢之后，下一個(gè)步驟就是電路整理。提取完的電路圖是混亂的，沒(méi)有層次關(guān)系。那么如何將其整理成具有層次關(guān)系，讓人一看就懂呢?

　　1、這就涉及到有關(guān)芯片的一些常識(shí)了。芯片分為數(shù)字芯片和模擬芯片，但是數(shù)字芯片必定會(huì)包含模擬電路，而模擬芯片卻可以不包含數(shù)字電路。它們有如下一般特征：

　　A、數(shù)字芯片，必有時(shí)鐘振蕩電路、復(fù)位電路這些模擬電路。必有寄存器，而且整個(gè)數(shù)字部分最耗面積的部分往往都是寄存器。寄存器的使用量是很大的，因此，在版圖上呈現(xiàn)的就是有大數(shù)量的圖像一模一樣的電路，這種電路往往都是寄存器。

　　B、模擬芯片，有帶隙基準(zhǔn)電路。

　　2、說(shuō)完了芯片版圖常識(shí)，另外一個(gè)重要的有助于理解所提取的電路的工具就是待反向的芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)!這是最重要的，我們所有有關(guān)于芯片的信息都是從數(shù)據(jù)手冊(cè)上得來(lái)的。所以一定要善用DATASHEET!在芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)上，一般會(huì)對(duì)芯片的功能進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)芯片如何運(yùn)行進(jìn)行說(shuō)明，這些說(shuō)明將有助于我們對(duì)于電路的整理。

　　比如說(shuō)，芯片手冊(cè)上說(shuō)道用了I2C，那么電路中肯定有一大塊電路是屬于I2C的。一般來(lái)說(shuō)，版圖的布局都是將同屬于一種功能的管子會(huì)集中放置在一起。I2C電路的特征，從I2C協(xié)議的原理上可以知道，它就兩根信號(hào)線，一根時(shí)鐘，另一根數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)在芯片內(nèi)部一般是并行傳輸比較方便，所以，I2C電路一定會(huì)有串并轉(zhuǎn)換電路，而串并轉(zhuǎn)換電路一般是寄存器，而且一般是8位。根據(jù)這個(gè)推斷結(jié)果，就在提取的電路中去尋找8個(gè)在一起的寄存器，它們其中一組就是I2C電路的一部分，再根據(jù)芯片版圖的I2C PAD位去尋找，看連接到了那一組寄存器上，那么整個(gè)I2C的電路就被識(shí)別出來(lái)了。因此：

　　a、靠著芯片手冊(cè)對(duì)芯片功能的說(shuō)明，

　　b、加上芯片的一些常識(shí)性知識(shí)，

　　c、加個(gè)人的這種對(duì)電路原理的推理，就可以相對(duì)較快的將電路分層次的整理出來(lái)。

　　逐步的理解整個(gè)芯片的原理。當(dāng)然，由于芯片電路的龐大的關(guān)系，有時(shí)候電路并不是需要完全理清楚，對(duì)于不那么重要的電路可以不理會(huì)。只要保證連接關(guān)系沒(méi)連接錯(cuò)就行。這階段，只會(huì)用到cadence ic5141的virtuoso schematic軟件。

　　芯片電路整理

　　電路仿真及修改

　　電路整理好了，下一步就是進(jìn)行電路的仿真及修改了，根據(jù)工藝選擇步驟選擇的工藝來(lái)進(jìn)行。先說(shuō)明一下這階段所使用的工具：

　　1、cadence spectre,一般集成在cadence ic5141里面，是模擬電路仿真工具(ps：最原始的版本是集成在IC5141內(nèi)部，但功能不全，所以需要單獨(dú)安裝新版本，軟件名為MMSIM61，隨著版本的升級(jí)，它的名字也在修改)，當(dāng)然，數(shù)字電路也可以進(jìn)行仿真，數(shù)字電路的本質(zhì)還是模擬電路;

　　2、synopsys公司的 Hspice,與spectre一樣的仿真工具，另有些差別。

　　3、Mentor公司的 Modelsim,主要在windows上使用，用于verilog網(wǎng)表的仿真。

　　模擬電路仿真工作流程：在cadence中搭建好仿真環(huán)境，設(shè)置好仿真參數(shù)，選用spectre或者h(yuǎn)spice，然后就可以進(jìn)行仿真的。另外，也可以將電路導(dǎo)出成CDL網(wǎng)表，拷貝到Windows上，用Windows版本的Hspice進(jìn)行仿真，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是Windows易于操作。另外說(shuō)明一下spectre和hspice的一項(xiàng)區(qū)別。spectre仿真的時(shí)候會(huì)保存所有電路節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這樣做優(yōu)點(diǎn)是方便查看各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是仿真消耗的時(shí)間太長(zhǎng)，保存的數(shù)據(jù)文件太大，這一點(diǎn)在遇到大型電路的時(shí)候會(huì)很耗時(shí)(不知道最新版本改進(jìn)這一點(diǎn)沒(méi)有，鄙人沒(méi)有用過(guò)最新版的spectre)。hspice仿真之前可以自己選定所要查看的節(jié)點(diǎn)，這樣做就可以減少仿真時(shí)間和減小數(shù)據(jù)文件的大小。

　　數(shù)字電路仿真工作流程：在virtuoso schematic中將整理好的電路路中數(shù)字電路部分導(dǎo)出成網(wǎng)表文件，再拷貝到windows系統(tǒng)上進(jìn)行仿真。windows系統(tǒng)上數(shù)字電路網(wǎng)表的仿真采用Modelsim。(這么做的原因是linux系統(tǒng)不太方便)使用Modelsim仿真，最重要的是寫(xiě)好testbench(貌似這句是廢話)。

　　關(guān)于電路的修改，這部分其實(shí)不好總結(jié)，因?yàn)槊恳豢钚酒加胁煌膮?shù)，所要修改的地方都不太一樣，我所知道的是，必定要考慮修改的地方往往都是有關(guān)模擬電路的，例如，時(shí)鐘振蕩、復(fù)位電路、開(kāi)漏輸出管、帶隙等，修改的目的是為了與當(dāng)前所選用的工藝適配，以滿足芯片datasheet的參數(shù)要求。另外，數(shù)字部分的電路其實(shí)一般來(lái)說(shuō)是不需要修改的，但有時(shí)為了節(jié)省版圖面積，會(huì)縮小寄存器管子的尺寸，畢竟縮小一個(gè)，就等于縮小了幾十個(gè)。這一階段其實(shí)是一個(gè)不斷的迭代過(guò)程，它要和版圖繪制結(jié)合起來(lái)，這樣才能夠保證芯片功能和性能的完整。

　　電路仿真

　　版圖繪制

　　這部分在電路整理完之后就可以開(kāi)始進(jìn)行了，并配合電路仿真與修改，逐步晚上版圖的繪制。該階段所使用的主要工具有 1、cadence ic5141的版圖繪制軟件;2、cadence Dracula Diva或者Calibre，這兩個(gè)用于版圖DRC(設(shè)計(jì)規(guī)則檢查)、LVS(版圖一致性檢查);一般而言，calibre會(huì)更加常用一些，畢竟這可是Mentor公司的招牌軟件之一。在版圖繪制好并進(jìn)行各種檢查無(wú)誤之后，就可以tapeout，準(zhǔn)備流片了。